1、中國電信無線視頻監(jiān)控應(yīng)用介紹
     
    中國電信推出的“全球眼”無線視頻監(jiān)控應(yīng)用主要分為手機視頻瀏覽應(yīng)用和無線視頻采集應(yīng)用。手機視頻瀏覽應(yīng)用通過內(nèi)置監(jiān)控客戶端軟件的手機終端實現(xiàn)對監(jiān)控現(xiàn)場的遠程視頻瀏覽,、云鏡控制、錄像,、視頻截圖等,，滿足客戶遠程視頻查看、遠程應(yīng)急指揮的要求,。無線視頻采集應(yīng)用通過部署支持中國電信移動網(wǎng)絡(luò)接入的“全球眼”前端設(shè)備實現(xiàn)對現(xiàn)場圖像的實時采集,，滿足客戶在移動場景、應(yīng)急場景或臨時應(yīng)用場景下視頻實時采集的要求,。
     
    手機視頻瀏覽應(yīng)用定位于：已經(jīng)部署了監(jiān)控點,，需要隨時隨地對這些監(jiān)控點進行視頻監(jiān)控的客戶應(yīng)用場景。一般以手機終端作為普通監(jiān)控客戶端（PC,、監(jiān)控器）的補充,，使用對象一般為管理者、外勤人員等,。其主要應(yīng)用場景如下：
     治安監(jiān)控,、交通路況管理、城市服務(wù)管理,、道路管理,、建筑施工管理、環(huán)保污染源監(jiān)控,、安監(jiān)危險源監(jiān)控等巡查執(zhí)法類場景,；
      加油站管理監(jiān)控、連鎖門店管理監(jiān)控,、營業(yè)場所管理監(jiān)控等生產(chǎn)經(jīng)營類場景,；
      勞動密集型企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控（質(zhì)量監(jiān)控）；
      賣場/商鋪商情查看,，如客流,、物流等；
      企業(yè)形象宣傳及產(chǎn)品展示,。
      無線視頻采集應(yīng)用定位于：服務(wù)于監(jiān)控現(xiàn)場具有移動性,、臨時性、固網(wǎng)線路難以接入等特征監(jiān)控點的接入,。其主要應(yīng)用場景包括：
      治安巡邏車載監(jiān)控,、交警巡邏車載監(jiān)控、城管執(zhí)法車載監(jiān)控,、工商執(zhí)法車載監(jiān)控,、軍隊巡邏車載監(jiān)控,、營運車輛車載監(jiān)控及調(diào)度管理等車載監(jiān)控類場景；
      城市應(yīng)急管理,、重大事故（事件）現(xiàn)場播報等應(yīng)急處置類場景,；
      臨時會場監(jiān)控管理、大型活動監(jiān)控管理等臨時監(jiān)控類場景,；
      地理位置較分散,、有線網(wǎng)絡(luò)無法到達、監(jiān)控環(huán)境有線鋪設(shè)相對收入回報不平衡或鋪設(shè)困難（如林業(yè),、河流管理等）等場景,。
      2、無線視頻監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)的架構(gòu)
     
  為實現(xiàn)手機視頻瀏覽應(yīng)用,，視頻監(jiān)控平臺增加了移動客戶端接入服務(wù)器(MSP),、媒體轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)（VAU）、移動流媒體服務(wù)器（PSS）,，實現(xiàn)了對手機客戶端的接入。為實現(xiàn)無線視頻采集應(yīng)用,，平臺提供了對無線前端設(shè)備(R_PU)（包括無線視頻服務(wù)器,、無線網(wǎng)絡(luò)攝像機）的支持，根據(jù)3G前端設(shè)備的不同應(yīng)用場景,，設(shè)備形態(tài)可分為車載型,、單兵型和固定型。無線視頻監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示,。

      3,、無線視頻監(jiān)控應(yīng)用典型問題及原因分析
      3.1手機視頻瀏覽應(yīng)用典型問題及原因分析
      （1）視頻圖像不清晰，經(jīng)常出現(xiàn)馬賽克,、拖影現(xiàn)象
     
  目前,，基于cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)的視頻瀏覽一般配置如下：分辨率格式為QVGA；碼率為100kbit/s,；幀率為8～10幀/s,。若能夠有效地提高帶寬，則視頻質(zhì)量將得到改善,。此外,，監(jiān)控前端設(shè)備（PU）和VAU的編碼算法以及VAU、M_CU的解碼算法中參數(shù)極多,，任何參數(shù)的微調(diào)都可能會影響視頻質(zhì)量,，因此產(chǎn)品開發(fā)人員在視頻編/解碼方面的開發(fā)經(jīng)驗將決定產(chǎn)品可達到的視頻質(zhì)量。
      （2）視頻瀏覽延時較長
      手機視頻瀏覽業(yè)務(wù)流程如圖2所示,。

      從手機視頻瀏覽業(yè)務(wù)流程來看,，可能產(chǎn)生延時的環(huán)節(jié)有以下幾個：
      M_CU和PSS經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)進行HTTP重定向,；
      M_CU和PSS經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)建立TCP連接；
      M_CU和PSS之間RTSP交互,；
      PSS轉(zhuǎn)發(fā),；
      VAU轉(zhuǎn)碼；
      PSS碼流經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到M_CU,；
      MCU解碼,。
      從現(xiàn)網(wǎng)測試情況來看，PSS轉(zhuǎn)發(fā)需20ms,，VAU解碼需約500ms,，都在正常范圍內(nèi)，引發(fā)延時的主要是以下幾個環(huán)節(jié),。
      當所請求的視頻正被訪問時,，VAU開始解碼時間產(chǎn)生延遲（≤2s）。VAU向固網(wǎng)VTDU（視頻分發(fā)單元）請求對應(yīng)PU的碼流,，VTDU把接收到的PU RTP包轉(zhuǎn)發(fā)給VAU,，如果該路視頻正在被訪問，那么VAU接收到的第一個RTP包中不一定有I幀,，VAU將其丟棄,，直到第一個含有I幀的包到達，VAU才開始解碼?，F(xiàn)網(wǎng)PU設(shè)置的I幀間隔時間為2 s,。為保證視頻播放時不出現(xiàn)馬賽克，同時減少無用數(shù)據(jù)的傳送,，這個過程是需要的,。
     
  部分PSS對RTP包的校驗產(chǎn)生延時（≤2s）。出于安全考慮,，PSS將丟棄前3個RTP包,。PSS在收到VAU的Describe回應(yīng)后，保留SDP中的源端IP和端口,，只有該IP和端口發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包才有必要處理和轉(zhuǎn)發(fā),，所以PSS對前3個RTP包都進行了校驗，并且沒有轉(zhuǎn)發(fā)給M_CU,。
      客戶端緩沖時間設(shè)置過長產(chǎn)生延時,。考慮到網(wǎng)絡(luò)丟包,、包亂序等情況,，部分客戶端設(shè)置了較長的緩沖時間，帶來了較長的延時,。
      （3）手機錄像回放與實時觀看效果存在差別
      錄像回放的視頻數(shù)據(jù)存放在本地,，從而避免了數(shù)據(jù)傳輸時可能出現(xiàn)的丟包,、包亂序等現(xiàn)象，因而可以提供更佳的視頻播放質(zhì)量,。
      （4）手機視頻監(jiān)控畫質(zhì)普遍低于手機VoD畫質(zhì)
      這個問題是兩種業(yè)務(wù)在以下幾個方面的不同造成的,。
     
  壓縮編碼方式。視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)采用對稱性編碼方式,，而手機VoD業(yè)務(wù)采用非對稱編碼方式,。對稱性編碼即壓縮和解壓縮占用相同的計算處理資源和時間，這種編碼方式通常適用于實時壓縮和傳送視頻,。而在VoD,、電子出版物和其他多媒體應(yīng)用中，一般是把視頻預(yù)先壓縮好,，然后播放,，因此可以采用非對稱編碼。非對稱編碼即壓縮時需要占用大量的處理資源和時間,，質(zhì)量是可以控制的,，解壓縮時能較好地實時回放。“全球眼”采用的是H.264的BaselineProfile（對應(yīng)MPEG-4 SP）,，技術(shù)實現(xiàn)時側(cè)重視頻實時性的保證,，單路編碼價格為1 000～2 000元人民幣。手機網(wǎng)上直播采用的是H.264的 Main Profile（對應(yīng)MPEG-4 ASP）,，技術(shù)實現(xiàn)時側(cè)重視頻質(zhì)量的保證，單路編碼價格為數(shù)萬元人民幣,。在算法復(fù)雜度方面,，H.264 Baseline Profile是原MPEG-4的2倍左右，H.264 Main Profile是原MPEG-4的10倍以上,。但是,，實現(xiàn)H.264 Main Profile算法后可以使視頻碼流降低一半，可以實現(xiàn)CIF格式視頻在普通的ADSL上實時連續(xù)傳輸,，即使在網(wǎng)絡(luò)波動的情況下,，視頻質(zhì)量也不會受到影響。同時,，由于H.264算法具有網(wǎng)絡(luò)編碼層和網(wǎng)絡(luò)傳輸層結(jié)構(gòu),，因此對于普通的寬帶網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性大大加強，不會因網(wǎng)絡(luò)誤碼而影響傳輸質(zhì)量,。“全球眼”編碼器要求成本低廉,，不可能實現(xiàn)H.264相對完整的特性，而手機網(wǎng)上直播相對可以實現(xiàn)盡可能多的特性,。
     
  圖像采攝設(shè)備,、環(huán)境,。手機VoD的片源一般采用專業(yè)級攝像設(shè)備，配以專業(yè)燈光舞美的環(huán)境條件和非線性編輯軟件的后期制作,。無線“全球眼”的采集環(huán)境復(fù)雜,，很多地方光照條件不好，而且因為需要廣泛布點,，因此攝像機一般都是使用比較廉價的設(shè)備,。
     
  緩沖機制。手機VoD業(yè)務(wù)對實時性要求不高,，播放端一般可以通過設(shè)置較長的緩沖時間來解決圖像抖動問題,，從而提升視頻質(zhì)量。無線“全球眼”業(yè)務(wù)對實時性要求較高,，一般緩沖時間為500ms左右,。
      （5）幀率過低，視頻畫面出現(xiàn)停頓
      引發(fā)這個問題的原因有以下幾個,。
      前端設(shè)備視頻源的幀率配置過低,，建議盡可能采用高性能的設(shè)備。
      VAU輸出碼流幀率配置過低,?；赾dma20001x網(wǎng)絡(luò)的視頻業(yè)務(wù)一般應(yīng)配置為:QCIF；64 kbit/s,；8 幀/s,；基于cdma2000 EV-DO網(wǎng)絡(luò)的視頻業(yè)務(wù)一般應(yīng)配置為：QVGA；100 kbit/s,；8～10 幀/s,。
      VAU輸出碼流幀率配置過高，無線網(wǎng)絡(luò)帶寬無法達到,。
      M_CU解碼能力低,，無法實現(xiàn)高幀率解碼。
      我們對M_CU的解碼器進行了測試,，測試結(jié)果見表1,，測試環(huán)境為WindowsMobile平臺，CPU主頻為400MHz,。
      H.264算法復(fù)雜度高,，而且目前只能采用軟解碼，手機的處理能力將對視頻指令的提高形成瓶頸,。

      3.2,、無線視頻采集應(yīng)用典型問題及原因分析
     
  cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)的上行帶寬降低、丟包,、延時,、抖動都可能對R_PU的視頻質(zhì)量造成影響,。其中帶寬降低、丟包,、抖動對視頻流的影響比較大,，直接造成畫面停頓等現(xiàn)象。造成網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降的主要原因包括交通工具的快速移動使網(wǎng)絡(luò)帶寬受限,、單小區(qū)用戶量過大,、基站的導(dǎo)頻干擾等。
     
  R_PU產(chǎn)品性能還有待完善,，尤其是對cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性有待進一步提高,。R_PU無法自動從cdma20001x網(wǎng)絡(luò)切回cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)，會造成上行帶寬不足,，無法保證業(yè)務(wù)質(zhì)量,。
      4、解決方案
      針對上述問題,，中國電信采取了如下的應(yīng)對措施,。
      （1）優(yōu)化視頻編/解碼傳輸策略及協(xié)議，提升對無線網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性
     
  通過測試充分掌握現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)狀況,，包括城區(qū)/郊區(qū),、白天/夜間環(huán)境下用戶數(shù)模型、帶寬,、丟包,、時延和抖動情況，根據(jù)測試結(jié)果調(diào)整產(chǎn)品的基礎(chǔ)配置和網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性配置策略,。在確定產(chǎn)品配置策略時,，需考慮本業(yè)務(wù)和其他業(yè)務(wù)在規(guī)模增長后的情況，盡量使業(yè)務(wù)間的影響做到最小,。
     
  優(yōu)化產(chǎn)品,，增強其對極端網(wǎng)絡(luò)帶寬,、丟包,、抖動情況的適應(yīng)性，并可根據(jù)用戶的不同需求調(diào)整設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性策略：若用戶需要清晰的畫質(zhì),，則網(wǎng)絡(luò)惡化時R_PU可通過降低幀率來保證單幀畫面的清晰度,；若用戶需要較流暢的視頻質(zhì)量，則網(wǎng)絡(luò)惡化時R_PU可通過降低畫質(zhì)和分辨率來保證視頻流暢,。同時,，要求R_PU能夠在反向帶寬為30～384kbit/s、丟包率為5%甚至10%的情況下持續(xù)傳送視頻數(shù)據(jù),。
      （2）對于CDMA網(wǎng)絡(luò)已升級為RevB的地區(qū),，使用支持此種網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品
      RevB網(wǎng)絡(luò)的下行帶寬為9.1Mbit/s,，上行帶寬為5.4Mbit/s，可提供更佳的服務(wù)質(zhì)量,。
      （3）尋求和評估提升“全球眼”用戶使用質(zhì)量的QoS解決方案
     
  尋求提升“全球眼”用戶使用質(zhì)量的QoS解決方案,，并對方案的效果進行測試。例如,，在AAA對PU和問題用戶配置適當?shù)膬?yōu)先級來保障QoS：接入cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)的普通用戶的數(shù)據(jù)流都屬于BE類業(yè)務(wù)流,，支持金牌、銀牌,、銅牌3種用戶等級,，上述用戶的最高速率可以定制，滿足金牌用戶最高速率≥銀牌用戶最高速率≥銅牌用戶最高速率,。在業(yè)務(wù)流的優(yōu)先級相同的情況下,，無線側(cè)會按照用戶進行區(qū)分，在權(quán)限上金牌用戶要大于銀牌用戶和銅牌用戶,。這樣,，在空口資源緊張的情況下，金牌用戶的帶寬會優(yōu)先保障,。也就是說,，空口流控機制是在無線側(cè)執(zhí)行，網(wǎng)絡(luò)側(cè)通過在AAA配置BE最高帶寬和優(yōu)先級屬性來配合,。但采用該方法會產(chǎn)生以下副作用,。
     
  如果為手機用戶配置ProfileID策略，那么用戶使用其他流媒體或者WAP業(yè)務(wù)也可以享受QoS保障,，目前無法做到僅針對用戶使用“全球眼”業(yè)務(wù)時提供QoS保障,。
      如果大量的手機用戶和PU都配置該策略，那么可能會對網(wǎng)絡(luò)預(yù)期規(guī)劃的話務(wù)模型分布產(chǎn)生較大的影響,，這就需要無線網(wǎng)優(yōu)的配合,。
      即使PDSN把QoS帶寬要求傳遞給了BSC/PCF，但無線資源是否足夠還是由BSC判斷的,，如果無線資源不足,，只能選擇降級或者連接失敗。
      5,、結(jié)束語
     
  無線視頻監(jiān)控產(chǎn)品的應(yīng)用填補了傳統(tǒng)視頻產(chǎn)品的一系列應(yīng)用盲區(qū),，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控解決方案趨于完整。隨著對3G網(wǎng)絡(luò)特性認識的逐步深入以及對無線應(yīng)用的持續(xù)發(fā)掘,，無線視頻監(jiān)控產(chǎn)品的業(yè)務(wù)質(zhì)量將不斷得到提高,，用戶將可以享受到更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。